Matériaux, structures et vie de l’ouvrage

Le Pôle Matériaux, Structures et Vie de l’Ouvrage (MSVO) mène des activités en lien avec :

• la connaissance des matériaux
• le dimensionnement des structures
• la surveillance et la réparation des ouvrages souterrains.

Le pôle est à la fois impliqué dans des projets d’ingénierie, des actions de recherche et doctrine, de formation, de normalisation, d’animation ou de participation à des associations et réseaux professionnels. Ses activités permettent de répondre aux enjeux de sécurité et d’amélioration de la durabilité des ouvrages.

Le pôle MSVO intervient à différents stades d’un projet souterrain :

• Pour les travaux neufs ou de réparation : études de définition, de conception et d’exécution ;
• Pour le suivi et la surveillance de l’ouvrage : inspections, investigations, diagnostics.

A chaque étape du projet, le pôle MSVO peut agir en tant qu’assistant à la maitrise d’ouvrage (AMOA) ou maitrise d’œuvre (AMOE), mais également sur des missions d’expertises.

Connaissance des matériaux

Les matériaux, intervenant dans la construction des tunnels, peuvent être rassemblés en différentes catégories :

• Structure : éléments tels que les bétons armés/non armés, coulés, projetés, fibrés, mortiers, armatures, treillis soudés, barres d’ancrage…
• Equipements de génie civil : réseaux d’assainissement et de drainage, chambres de tirage, chaussée, trottoirs…
• Étanchement : géomembranes, joints de voussoirs, résines, enduits …
• Exploitation : protections passives contre l’incendie, protections esthétiques ou acoustiques de type parements rapportés.

Dans un souci de sécurité et de bon fonctionnement de l’ouvrage, ces matériaux doivent répondre à de nombreuses exigences imposées par la réglementation et les règles de l’art, qui comprennent les normes et recommandations. Le pôle MSVO participe à l’élaboration de cette doctrine et réglementation et se mobilise pour répondre à ces enjeux, afin de garantir les performances à court, moyen et long termes.

Le pôle accompagne également la profession dans le choix des nouveaux matériaux et dans la mise en œuvre de produits innovants, issus de projets de recherche auxquels il participe.

Dimensionnement des Structures

Le CETU intervient à différents stades d’un projet (études de définition, conception et exécution) sur les calculs des dimensionnements à froid et sous incendie (à chaud).

Dimensionnement à froid

Le pôle MSVO réalise le dimensionnement à froid des structures d’ouvrages neufs :

• revêtement (béton projeté, coffré ou voussoirs préfabriqués) ;
• structures de second œuvre (dalles et cloisons des gaines de ventilation) ;
• structures extérieures (fausses têtes) ;
• autres points singuliers (entonnements, issues de secours, etc.).

Il travaille également sur les ouvrages existants, avec le recalcul d’ouvrages lors de diagnostics ou de travaux de rénovation.

Dimensionnement à chaud

Le dimensionnement en cas d’incendie, pour les travaux neufs comme pour la vérification des ouvrages en service, aborde les deux questions principales suivantes :

• la résistance de la structure sous l’action de la température ;
• la prise en compte de l’écaillage du béton.
  Les niveaux d’exigences attendus découlent de textes réglementaires.

L’équipe MSVO travaille sur la démarche de justification de la tenue au feu, basée sur un calcul théorique estimant la durée de résistance de la structure, intégrant le cas échéant une épaisseur sacrificielle évaluée par essais de résistance à l’écaillage.

En cas d’impossibilité de satisfaire aux exigences réglementaires demandées, l’application de protections passives est une solution alternative. Cependant, elle présente l’inconvénient majeur de cacher la structure lors des inspections futures, risquant de masquer des pathologies structurelles et rendant la gestion de l’ouvrage plus délicate.

Surveillance et réparation des ouvrages

Le pôle MSVO est régulièrement sollicité pour accompagner les maîtres d’ouvrage dans la définition de leur stratégie de surveillance. Il assiste notamment les gestionnaires de tunnels transfrontaliers et intervient également pour le compte de la délégation française des différents Comités de Sécurité.

Avec l’arrivée à échéance de plusieurs contrats de concession autoroutiers, le pôle contribue à la définition du bon état attendu en fin de concession et au développement de la méthodologie d’évaluation associée.

Concernant la surveillance du génie civil des ouvrages souterrains, la centrale d’inspection du pôle MSVO réalise les inspections détaillées initiales et périodiques des tunnels du RRN-NC (réseau routier national non concédé) et, ponctuellement, de tunnels appartenant à des tiers. En parallèle, le Pôle élabore la doctrine pour la réalisation d’inspections, l’identification des désordres, et l’entretien des tunnels routiers.

La présence et le suivi des pathologies peuvent déclencher des investigations complémentaires visant à établir un diagnostic préalable à l’élaboration d’un projet de réparation.

Diverses solutions innovantes sont développées pour faciliter la collecte des données relatives à l’état du génie civil et limiter les temps de fermeture de tunnel associés. On peut citer, par exemple, les outils d’acquisition d’images à grand rendement employés pour l’inspection. Le pôle participe activement au développement du référentiel technique cadrant les bonnes pratiques d’emploi de ces solutions innovantes.

Dans le domaine de la réparation, MSVO, en collaboration avec le pôle PCME (Procédés de Construction Marchés et Exécution), intervient à toutes les étapes d’un projet, des études préalables au contrôle et suivi des travaux. Si le périmètre et le type des projets de réparation traités par le pôle sont variés (renforcement structurel, stabilisation d’un ouvrage au rocher, reprises des bétons dégradés…), de nombreux cas relèvent du traitement des venues d’eau par étanchement ou drainage, de manière locale ou généralisée. Sur ce thème, le pôle accompagne également le développement de procédés innovants.

Développement Durable

Pour les travaux d’ouvrages neufs ou de réparation, les enjeux environnementaux directement liés aux activités de MSVO sont de :

• minimiser l’impact environnemental des matériaux de construction, en favorisant notamment l’utilisation de matériaux bas carbone ;
• valoriser les matériaux excavés, en les réutilisant par exemple dans la fabrication de granulats pour béton sur d’importants projets de tunnels, et notamment le Lyon-Turin ferroviaire.

Sur ces sujets, le pôle MSVO travaille en collaboration avec la Mission Transition dans les Pratiques et Développement Durable du CETU.

Nous contacter

Contact : (+33) (0)4 72 14 34 50

Courriel : Secretariat-Gc.Cetu@developpement-durable.gouv.fr